JP2019021678A - インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型を有効に利用するために有利な技術を提供する。
【解決手段】インプリント装置は、基板の上のインプリント材と型のパターン領域とを接触させて前記インプリント材を硬化させ、前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離するインプリント処理によって、前記基板の上にパターンを形成する。インプリント装置は、前記パターン領域を構成する複数の管理領域の各々について、パターンの形成に起因する前記型の劣化に関する情報を管理し、前記情報に応じて、前記型を他の型と交換するための処理および前記型を保守するための処理の少なくとも１つを含む回復処理を実行する制御部を備え、前記パターン領域は、前記基板の各ショット領域を構成する複数のチップ領域にそれぞれ対応する複数のチップパターン領域を有し、前記複数の管理領域の各々は、面積が前記複数のチップパターン領域の各々より小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置および物品製造方法に関する。

原版のパターンを基板の上に転写するリソグラフィー装置として、投影露光装置の他、インプリント装置がある。インプリント装置は、基板の上のインプリト材と原版（モールド）のパターン領域とを接触させてインプリント材を硬化させ、インプリント材の硬化物と原版とを分離することによって基板の上にパターンを形成する。このように、インプリント装置では、基板の上のインプリント材に対して原版を接触させたり、インプリント材の硬化物から原版を分離したりするので、原版が劣化しやすい。

特許文献１には、４つのチップ領域を有するショット領域に対して、４つのチップ領域に対応する４つの転写領域を有するテンプレート（原版）を使って一度にパターンを形成するインプリント装置が記載されている。ショット領域の中には、チップ領域の個数が４つに満たない欠けショット領域があり、そのため、４つの転写領域が転写のために使われる回数（転写回数）に偏りが生じうる。特許文献１には、４つの転写領域の転写回数を均一化する方法が記載されている。ここで、欠けショット領域は、その外縁の一部が基板のエッジによって制限され、正規の形状（矩形形状）を有しないショット領域である。

特許第５４５８０６８号公報

欠けショット領域は、少なくとも１つのチップ領域と、チップとして利用することができない無効領域とを含む。無効領域にパターンを形成しないと、チップ領域と無効領域との間に段差が形成されるので、この段差が後続工程において不具合を生じさせうる。そこで、欠けショット領域内の無効領域にもインプリント材が配置され、無効領域にもパターンが形成されうる。ここでは、説明の便宜のために、無効領域に形成されるパターンをダミーパターンと呼ぶ。

第１欠けショット領域へのパターン形成では、第１転写領域の第１部分がダミーパターンの形成のために使用され、第２欠けショット領域へのパターン形成では、該第１転写領域の第２部分がダミーパターンの形成のために使用されうる。このような例では、第１転写領域の第１部分と第２部分とが重複しない場合においても、第１欠けショット領域へのパターン形成および第２欠けショット領域へのパターン形成において、第１転写領域が２回にわたって使われたものと見做される。

しかし、第１転写領域の第１部分と第２部分とが重複しない場合、第１転写領域の劣化を正しく見積るためには、第１欠けショット領域へのパターン形成および第２欠けショット領域へのパターン形成において、第１転写領域が使われた回数は１回とされるべきである。チップ領域に対応する転写領域を単位として使用回数を管理する方法では、転写領域の劣化を正確に評価することができず、型を有効に利用することができない。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、型を有効に利用するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板の上のインプリント材と型のパターン領域とを接触させて前記インプリント材を硬化させ、前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離するインプリント処理によって、前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、前記パターン領域を構成する複数の管理領域の各々について、パターンの形成に起因する前記型の劣化に関する情報を管理し、前記情報に応じて、前記型を他の型と交換するための処理および前記型を保守するための処理の少なくとも１つを含む回復処理を実行する制御部を備え、前記パターン領域は、前記基板の各ショット領域を構成する複数のチップ領域にそれぞれ対応する複数のチップパターン領域を有し、前記複数の管理領域の各々は、面積が前記複数のチップパターン領域の各々より小さい。

本発明によれば、型を有効に利用するために有利な技術が提供される。

型の寿命の判断を行い、この判断に基づいて回復処理を実行する処理（図４の工程Ｓ４０７）の詳細を示す図。 インプリント装置の構成および動作を例示する図。 半導体デバイス等の物品を製造するための物品製造システムの構成を例示する図。 インプリント装置の動作を例示する図。 型のパターン領域を複数の管理領域に分割する例を示す図。 基板に配置された複数のショット領域を例示する図。 １つの欠けショット領域を構成する複数のチップ領域にそれぞれ対応する複数のチップパターン領域と、型のパターン領域を構成する複数の管理領域との関係を例示する図。 管理領域に関する比較例１を示す図。 管理領域に関する比較例２を示す図。 型のパターン領域を凸形状に変形させた状態で基板の上のインプリント材とパターン領域とを接触させ、接触面積を徐々に拡大する様子を例示する図。 回復処理における型交換のメッセージを例示する図。 型の回復処理に関する設定を行うための設定画面を例示する図。 型の分割方法（管理領域の決定方法）を設定するための設定画面を例示する図。 型の管理において取得すべき劣化情報を設定するための設定画面を例示する図。 物品製造方法を例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。

図２（ａ）には、本発明の１つの実施形態のインプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓの上のインプリト材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＭＰとを接触させてインプリント材ＩＭを硬化させ、インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍとを分離するインプリント処理を行う。このインプリント処理によって、基板Ｓの上にパターンが形成される。

インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

本明細書および添付図面では、基板Ｓの表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。

インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓを保持する基板保持部１０２、基板保持部１０２を駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動機構１０５、基板保持部１０２を支持するベース１０４、基板保持部１０２の位置を計測する位置計測部１０３を備えうる。基板駆動機構１０５は、例えば、リニアモータ等のモータを含みうる。インプリント装置ＩＭＰは、アライメント時に基板駆動機構１０５が基板Ｓ（基板保持部１０２）を駆動するために要する基板駆動力（アライメント負荷）を検出するセンサ１５１を備えうる。基板Ｓの上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＭＰとが接触した状態でなされるアライメントにおける基板駆動力は、例えば、基板Ｓと型Ｍとの間に作用するせん断力に相当する。せん断力は、主に、基板Ｓおよび型Ｍの平面方向に働く力である。アライメント時における基板駆動力は、例えば、アライメント時における基板駆動機構１０５のモータに供給される電流の大きさに相関を有し、センサ１５１は、該電流の大きさに基づいて基板駆動力を検出することができる。センサ１５１は、パターンの形成において型Ｍが受ける影響（せん断力）を計測するセンサの一例である。

インプリント装置ＩＭＰは、型（モールド）Ｍを保持する型保持部１２１、型保持部１２１を駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動機構１２２、型駆動機構１２２を支持する支持構造体１３０を含みうる。型駆動機構１２２は、例えば、ボイスコイルモータ等のモータを含みうる。インプリント装置ＩＭＰは、分離力（分離負荷）および／または押圧力を検出するセンサ１５２を備えうる。分離力は、基板Ｓの上のインプント材ＩＭの硬化物と型Ｍとを分離するために要する力である。押圧力は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに原版Ｍを接触させるために原版Ｍが押圧される力である。分離力および押圧力は、主に、基板Ｓおよび型Ｍの平面方向と垂直な方向に働く力である。分離力および押圧力は、例えば、型駆動機構１２２のモータに供給される電流の大きさに相関を有し、センサ１５２は、該電流の大きさに基づいて分離力および押圧力を検出することができる。センサ１５２は、パターンの形成において型Ｍが受ける影響（分離力および／または押圧力）を計測するセンサの一例である。

基板駆動機構１０５および型駆動機構１２２は、基板Ｓと型Ｍとの相対位置および相対姿勢を調整する駆動機構を構成する。該駆動機構による基板Ｓと型Ｍとの相対位置の調整は、基板Ｓの上のインプリント材に対する型の接触、および、硬化したインプリント材（硬化物のパターン）からの型の分離のための駆動を含む。基板駆動機構１０５は、基板Ｓを複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。型駆動機構１２２は、型Ｍを複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。

インプリント装置ＩＭＰは、型Ｍを搬送する型搬送機構１４０および型クリーナ１５０を備えうる。型搬送機構１４０は、例えば、型Ｍを型保持部１２１に搬送したり、型Ｍを型保持部１２１から原版ストッカ（不図示）または型クリーナ１５０等に搬送したりするように構成されうる。型クリーナ１５０は、型Ｍを紫外線や薬液等によってクリーニングする。

型保持部１２１は、型Ｍの裏面（基板Ｓに転写すべきパターンが形成されたパターン領域ＭＰとは反対側の面）の側に圧力制御空間ＣＳを形成する窓部材１２５を含みうる。インプリント装置ＩＭＰは、圧力制御空間ＣＳの圧力を制御することによって、図２（ｂ）に模式的に示されるように、型Ｍのパターン領域ＭＰを基板Ｓに向かって凸形状に変形させる変形機構１２３を備えうる。また、インプリント装置ＩＭＰは、アライメント計測器１０６、硬化部１０７、撮像部１１２、光学部材１１１を備えうる。アライメント計測器１０６は、基板Ｓのアライメントマークと型Ｍのアライメントマークとの相対位置を計測する。アライメント計測器１０６は、観察すべきアライメントマークの位置に応じて不図示の駆動機構によって位置決めされうる。硬化部１０７は、インプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギー（例えば、紫外光等の光）を、光学部材１１１を介してインプリント材ＩＭに照射し、これによりインプリント材ＩＭを硬化させる。撮像部１１２は、光学部材１１１および窓部材１２５を介して基板Ｓ、型Ｍおよびインプリント材ＩＭを撮像する。

インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓの上にインプリント材ＩＭを配置するディスペンサ１０８を備えうる。ディスペンサ１０８は、例えば、インプリント材ＩＭの配置を示すドロップレシピに従ってインプリント材ＩＭが基板Ｓの上に配置されるようにインプリント材ＩＭを吐出する。インプリント装置ＩＭＰは、基板駆動機構１０５、型駆動機構１２２、変形機構１２３、型搬送機構１４０、型クリーナ１５０、アライメント計測器１０６、硬化部１０７、撮像部１１２、ディスペンサ１０８等を制御する制御部１１０を備えうる。制御部１１０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。制御部１１０は、型Ｍのパターン領域ＭＰを構成する複数の管理領域の各々について、パターンの形成に起因する型Ｍの劣化に関する情報を管理する。そして、制御部１１０は、該情報に応じて、型Ｍを他の原版と交換するための処理および型Ｍを保守するための処理の少なくとも１つを含む回復処理を実行する。

図３には、半導体デバイス等の物品を製造するための物品製造システム１００１の構成が例示されている。物品製造システム１００１は、例えば、１又は複数のインプリント装置ＩＭＰと、１又は複数の検査装置１００５（例えば、重ね合わせ検査装置、異物検査装置）と、１または複数の処理装置（エッチング装置、成膜装置）とを含みうる。これらの装置は、ネットワーク１００２を介してインプリント装置ＩＭＰとは異なる外部装置である制御装置１００３と接続され、制御装置１００３によって制御されうる。

図４には、インプリント装置ＩＭＰの動作が例示されている。図４に示される動作は、制御部１１０によって制御されうる。工程Ｓ４０１では、不図示の基板搬送機構によって基板Ｓが搬送元（例えば、前処理装置との中継部）から基板保持部１０２の上に搬送される。

工程Ｓ４０２〜Ｓ４０６では、基板Ｓの複数のショット領域のうちインプリント対象のショット領域に対するインプリント処理（パターンの形成）が実行される。工程Ｓ４０２〜Ｓ４０６では、インプリント処理（パターンの形成）に起因する型Ｍの劣化を判断するための情報が基板駆動機構１０５、型駆動機構１２２、撮像部１１２、センサ１５１、１５２等の出力に基づいて蓄積されうる。

まず、工程Ｓ４０２では、基板Ｓの複数のショット領域のうちインプリント対象のショット領域の上にディスペンサ１０８によってインプリント材ＩＭが配置される。この処理は、基板駆動機構１０５によって基板Ｓを駆動しながらディスペンサ１０８からインプリント材ＩＭを吐出することによってなされうる。

工程Ｓ４０３では、インプリント対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰが接触するように型駆動機構１２２および基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって基板Ｓと型Ｍとが相対的に駆動される。一例においては、インプリント対象のショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰが接触するように型駆動機構１２２によって型Ｍが駆動される。インプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰを接触させる処理において、変形機構１２３によって型Ｍのパターン領域ＭＰが基板Ｓに向かって凸形状に変形されうる。また、インプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰを接触させる処理において撮像部１１２による撮像が実行され、撮像された画像に基づいてインプリント材ＩＭと型Ｍとの接触の状態が観察されうる。

工程Ｓ４０４では、基板Ｓのインプリト対象のショット領域と型Ｍのパターン領域ＭＰとのアライメントがなされうる。アライメントは、アライメント計測器１０６によってインプリト対象のショット領域のアライメントマークと型Ｍのアライメントマークとの相対位置を計測しながら、該相対位置が目標相対位置の許容範囲に収まるようになされうる。アライメントでは、型駆動機構１２２および基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって基板Ｓと型Ｍとが相対的に駆動される。

工程Ｓ４０５では、硬化部１０７によってインプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギーが基板Ｓと型Ｍのパターン領域ＭＰとの間のインプリント材ＩＭに照射され、これによってインプリント材ＩＭが硬化し、インプリント材ＩＭの硬化物が形成される。工程Ｓ４０６では、インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍのパターン領域ＭＰとが分離されるように、型駆動機構１２２および基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって基板Ｓと型Ｍとが相対的に駆動される。一例においては、インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍのパターン領域ＭＰとが分離されるように、型駆動機構１２２によって型Ｍが駆動される。インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍのパターン領域ＭＰとが分離され際も、型Ｍのパターン領域ＭＰが基板Ｓに向かって凸形状に変形されうる。また、撮像部１１２による撮像が実行され、撮像された画像に基づいてインプリント材ＩＭと型Ｍとの分離の状態が観察されうる。

工程Ｓ４０７では、制御部１１０は、型Ｍの寿命の判断を行い、この判断に基づいて回復処理が実行されうる。工程Ｓ４０７の詳細については後述する。

工程Ｓ４０８では、制御部１１０は、基板Ｓの全てのショット領域に対して工程Ｓ４０２〜Ｓ４０６のインプリト処理を実行したかどうかを判断する。そして、制御部１１０は、基板Ｓの全てのショット領域に対して工程Ｓ４０２〜Ｓ４０６のインプリト処理を実行した場合には工程Ｓ４０９に進み、未処理のショット領域が存在する場合には工程Ｓ４０２に戻る。この場合、未処理のショット領域のうち選択されたショット領域に対して工程Ｓ４０２〜Ｓ４０６のインプリント処理および工程Ｓ４０７が実行される。

工程Ｓ４０９では、不図示の基板搬送機構によって基板Ｓが基板保持部１０２から搬送先（例えば、後処理装置との中継部）に搬送される。図４に示される動作は、複数の基板で構成されるロットが処理される場合には、該複数の基板のそれぞれに対して実行される。

図１には、図４の工程Ｓ４０７の詳細が示されている。工程Ｓ１０１では、制御部１１０は、型Ｍの劣化に関する情報である劣化情報を取得する。制御部１１０は、型Ｍのパターン領域ＭＰを構成する複数の管理領域の各々について劣化情報を取得するように構成されうる。劣化情報は、例えば、パターン領域ＭＰを構成する複数の管理領域の各々についての使用回数に関する情報を含みうる。あるいは、劣化情報は、複数の管理領域の各々が受ける力を示す情報を含みうる。該力は、インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍとの分離に要する分離力、型Ｍに加わるせん断力および押圧力の少なくとも１つを含みうる。さらに、劣化情報は、型Ｍの変形量を示す情報を含みうる。

図５（ａ）には、型Ｍのパターン領域ＭＰを複数の管理領域ＭＤＲに分割する１つの例が示されている。図５（ａ）の例は、型Ｍのパターン領域ＭＰを複数の管理領域ＭＤＲに分割する例である。図５（ａ）の例では、各管理領域ＭＤＲは、矩形形状を有する。図５（ｂ）には、型Ｍのパターン領域ＭＰを複数の管理領域ＭＤＲに分割する他の例が示されている。図５（ｂ）の例では、各管理領域ＭＤＲは、円弧を含む形状を有する。図５（ｃ）には、型Ｍのパターン領域ＭＰの複数のチップパターン領域ＣＲが例示されている。複数のチップパターン領域ＣＲは、基板Ｓの各ショット領域の複数のチップ領域にそれぞれ対応する。各ショット領域の複数のチップ領域は、ダイシングによって相互に分離される領域である。型Ｍのパターン領域ＭＰは、基板Ｓのショット領域を構成する複数のチップ領域にそれぞれ対応する複数のチップパターン領域を有し、例えば、型Ｍのパターン領域ＭＰを構成する複数の管理領域ＭＤＲの各々は、面積が複数のチップパターン領域の各々より小さい。

図６には、基板Ｓに配置された複数のショット領域が例示されている。複数のショット領域は、完全ショット領域６０と、欠けショット領域６１とを含む。完全ショット領域６０は、基板Ｓのエッジによって形状が制限されない領域であり、通常は、矩形領域である。欠けショット領域６１は、基板Ｓのエッジによって外形の一部が規定されるショット領域である。

図７には、基板Ｓの１つの欠けショット領域６１を構成する複数のチップ領域にそれぞれ対応する複数のチップパターン領域ＣＲ−１〜ＣＲ−４と、型Ｍのパターン領域ＭＰを構成する複数の管理領域ＭＤＲとの関係が例示的に示されている。チップ領域ＣＲは、実線で示され、管理領域ＭＤＲは、点線で示されている。各管理領域ＭＤＲの中に記載された”１”または”０”は、劣化情報の一例であり、より具体的には、使用回数に関する情報である。”１”は、この欠けショット領域６１にインプリント処理によってパターンを形成する際に型Ｍの該当する管理領域ＭＤＲが使用されること（インプリント材ＩＭに接触すること）を示している。”０”は、この欠けショット領域６１にインプリント処理によってパターンを形成する際に型Ｍの該当する管理領域ＭＤＲが使用されないこと（インプリント材ＩＭに接触しないこと）を示している。管理領域が使用されることは、管理領域がその分だけ劣化することを意味する。例えば、型Ｍのパターン領域ＭＰを構成する複数の管理領域ＭＤＲの各々を複数のチップパターン領域ＣＲの各々より小さく設定することによって、型Ｍの劣化をより正確に管理することができる。

図７において、塗りつぶしパターンで示された部分は、インプリント材ＩＭが配置される領域である。左上のチップパターン領域ＣＲ−１および左下のチップパターン領域ＣＲ−２に対応するチップ領域は、有効なチップを構成することができる有効チップ領域であり、インプリント処理において、当然にインプリント材ＩＭが配置される。右上のチップパターン領域ＣＲ−３および右下のチップパターン領域ＣＲ−４に対応するチップ領域は、有効なチップを構成することができない無効チップ領域であるが、インプリント処理において、インプリント材ＩＭが配置される。ここで、無効チップ領域にインプリント材ＩＭを配置しない場合、有効チップ領域と無効チップ領域との間に段差が形成され、これが後続工程において不具合を発生させうる。

図８には、図７に示される基板Ｓの１つの欠けショット領域６１にインプリント処理によってパターンを形成する際に各管理領域ＭＤＲに関して得られる劣化情報が例示されている。図８における表現方法は、図７と同様である。図８は、比較例１を示す図である。図８における表現方法は、図７と同様である。図８の比較例１では、管理領域ＭＤＲがチップパターン領域ＣＲと同じ領域として定められている。比較例１では、一部分でもインプリント材ＩＭに接触する管理領域ＭＤＲは、インプリント処理によってパターンを形成する際に使用されるものとして管理される。つまり、比較例１では、１つの欠けショット領域６１にインプリント処理によってパターンを形成する際に各管理領域ＭＤＲに関して得られる劣化情報は、”１”である。

図９は、比較例２を示す図である。図９における表現方法は、図７と同様である。図９の比較例２では、管理領域ＭＤＲがチップ領域ＣＲと同じ領域として定められている。比較例２では、有効チップ領域に対応する管理領域ＭＤＲのみが、インプリント処理によってパターンを形成する際に使用されるものとして管理される。つまり、比較例２では、１つの欠けショット領域６１にインプリント処理によってパターンを形成する際に、有効チップ領域に対応する管理領域ＭＤＲに関して得られる劣化情報は”１”である。また、無効チップ領域に対応する管理領域ＭＤＲに関して得られる劣化情報は”０”である。

図８に示された例では、インプリント材ＩＭに接触しない管理領域ＭＤＲ−１のみが劣化情報＝”０”とされ、他の管理領域ＭＤＲは劣化情報が”１”として管理される。一方、図８に示された比較例１では、図８における管理領域ＭＤＲ−１に相当する領域ではインプリント材ＩＭに原版が接触しないにも拘わらず、全ての管理領域ＭＤＲが劣化情報＝”１”として管理される。他方、図９に示された比較例２では、無効チップ領域に相当する領域ではインプリント材ＩＭに原版が接触するにも拘わらず、劣化情報＝”０”として管理される。よって、図８の比較例１および図９の比較例２では、原版の劣化を精度よく管理することができない。

図１３には、原版の分割方法（管理領域の決定方法）を設定するための設定画面が例示されている。この設定画面は、原版の分割方法（管理領域の決定方法）を設定する際に制御部１１０のディスプレイ１１３に表示されうる。黒の矩形は、型Ｍのパターン領域ＭＰを図５（ａ）に例示されるように、矩形の管理領域に分割するモードが選択されていることを示している。また、縦＝１００、横＝１００は、型Ｍのパターン領域ＭＰを１００×１００の矩形の管理領域に分割することを示している。白の矩形が選択された場合は、型Ｍのパターン領域ＭＰは、図５（ｂ）に例示されるように、円弧を含む管理領域に分割される。このモードでは、半径および分割数が設定されうる。

制御部１１０は、センサ１５２の出力に基づいて分離力および押圧力を取得することができ、センサ１５１の出力に基づいてせん断力を取得することができる。ここで、制御部１１０は、インプリント処理おいて複数の管理領域のうちインプリント材が配置される領域の各々が受ける力は、型Ｍの全体が受ける力と、複数の管理領域のうちインプリント材が配置される管理領域の個数とに基づいて求めうる。例えば、複数の管理領域のうちインプリント材が配置される管理領域が受ける力をＦ、型Ｍの全体が受ける力をＦｔｏｔａｌ、複数の管理領域のうちインプリント材が配置される管理領域の個数をＮとすると、Ｆ＝Ｆｔｏｔａｌ÷Ｎである。

分離力、押圧力およびせん断力は各々のショット領域との接触毎に異なりうる。これは、分離力、押圧力およびせん断力が接触する領域のパターン（パターンの密度等）の影響を受けるためである。例えば、完全ショット領域と欠けショット領域、または異なる欠けショット領域の間では接触する部分に形成してあるパターンが異なるので、これらの力も異なる。また、図２（ｂ）で示した様に、基板Ｓと型Ｍを接触させる時および分離する時に型Ｍを凸上に変形させるため、基板Ｓと型Ｍが接触する部分は刻一刻と変化する。この意味からも、型Ｍが受ける、分離力、押圧力およびせん断力は、パターン領域の位置（管理領域）によって異なる。したがって、複数の管理領域の各々が受ける力（分離力、せん断力等）を示す情報を複数の管理領域ごとに管理することは、型Ｍの劣化を正確に判断するために有利である。例えば、各々の管理領域の面積がチップパターン領域の面積よりも小さいように各々の管理領域を設定すれば、各チップ領域が受ける力を示す情報をより正確に管理できる。

あるいは、劣化情報は、型Ｍの変形量を示す情報を含みうる。型Ｍの変形量とは、図２（ｂ）で示した様に型ＭをZ方向に変形した時の変形量である。制御部１１０は、撮像部１１２によって撮像された画像に基づいて型Ｍの複数の管理領域の各々の変形量を取得することができる。ここで、型Ｍの複数の管理領域の各々の変形量を取得する方法を例示的に説明する。図１０には、型Ｍのパターン領域ＭＰを凸形状に変形させた状態で基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとパターン領域ＭＰとを接触させ、接触面積を徐々に拡大する様子が示されている。この状態は、撮像部１１２によって撮像を行うことによって観察される。接触面積は、図１０（ａ）→図１０（ｂ）→図１０（ｃ）のように拡大する。図１０（ａ）〜（ｃ）は、撮像部１１２によって撮像される画像として理解することもできる。基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとパターン領域ＭＰとの接触の様子の変化は、図１０（ａ）〜（ｃ）に例示されるように観察することができる。具体的には、非接触部分に発生する干渉縞からその内側の接触部分（干渉縞が発生していない黒塗り部分）を抽出することで観察できる。干渉縞は、基板Ｓの表面で反射する光と型Ｍで反射する光との干渉によって形成される。制御部１１０は、干渉縞に基づいて型Ｍの変形量を取得することができる。

図１４には、原版の管理において取得すべき劣化情報を設定するための設定画面が例示されている。この設定画面は、原版の管理方法を設定する際に制御部１１０のディスプレイ１１３に表示されうる。図１４において、黒の矩形は、その左側に記載された劣化情報が選択された状態を示している。図１４の例では、取得すべき劣化情報として「使用回数」および「分離力」が選択されている。また、図１４の例では、原版の寿命を判断するために閾値として、「使用回数」に対して閾値＝１０００００が設定され、「分離力」に対して閾値＝１０００００が設定されている。「ＡＮＤ」および「ＯＲ」は、選択されている複数の劣化情報の扱い方法である。「ＡＮＤ」が選択されている場合、選択されている複数の劣化情報の累積値がそれぞれの閾値を越えた場合に、原版が寿命に達したと判断される。「ＯＲ」が選択されている場合、選択されている複数の劣化情報の累積値のいずれか１つが閾値を越えた場合に、原版が寿命に達したと判断される。

工程Ｓ１０２では、制御部１１０は、劣化情報を累積することによって累積値を求める。制御部１１０は、複数の管理領域の各々が受ける力の累積値を複数の管理領域ごとに求める。型Ｍが過去に使用されたことがある場合は、制御部１１０は、過去の累積値に対して、工程Ｓ１０１において取得した劣化情報を加算することによって累積値を求める。過去の累積値は、型Ｍに対応付けて管理される。図４の工程Ｓ４０７が複数回にわたって実行されること、換言すると、工程Ｓ１０２が複数回にわたって実行されることによって、複数の管理領域の各々についての劣化情報が複数の管理領域ごとに累積される。そこで、制御部１１０は、ロットに対する最初のインプリント処理の開始前に、当該ロットで使用するべき型Ｍの劣化に関する情報をインプリント装置ＩＭＰの外部の制御装置１００３から取得（受信）する。また、図４に示される動作が複数の基板からなるロットに対して実行された後、制御部１１０は、当該ロットで使用した型Ｍの劣化に関する情報をインプリント装置ＩＭＰの外部の制御装置１００３に送信する。

工程Ｓ１０３では、制御部１１０は、工程Ｓ１０２で求めた累積値が閾値を越えたかどうかを判断する。そして、制御部１１０は、工程Ｓ１０２で求めた累積値が閾値を越えた場合は工程Ｓ１０４に進み、工程Ｓ１０２で求めた累積値が閾値を越えていない場合は工程Ｓ４０７を終了する。工程Ｓ１０２で求めた累積値が閾値を越えたことは、型Ｍが寿命に達したことを示す。閾値は、パターン領域ＭＰを構成する複数の管理領域の各々について個別に定められてもよいし、該複数の管理領域に対して共通に定められてもよい。ここでは、工程Ｓ１０２で求めた累積値に基づいて判定する方法について述べたが、劣化情報の累積値では無く、工程Ｓ１０１で得た劣化情報に基づいて判定しても構わない。

工程Ｓ１０４では、制御部１１０は、回復処理を実行する。回復処理は、原版を他の原版と交換するための処理および原版を保守するための処理の少なくとも１つを含みうる。原版を他の原版と交換するための処理は、原版を他の原版と交換することを促すメッセージを出力すること、原版を他の原版と交換すること、インプリント装置の動作を一時停止すること、基板をインプリント装置から搬出すること、の少なくとも１つを含みうる。原版を他の原版と交換することを促すメッセージの一例が図１１（ａ）に示されている。このメッセージは、例えば、インプリント装置ＩＭＰの制御部１１０のディスプレイ１１３に表示されうる。あるいは、原版を他の原版と交換することを促すメッセージは、他の装置、例えば、制御装置１００３にネットワーク１００２を介して送信されうる。原版を保守するための処理は、例えば、型クリーナ１５０によって型Ｍをクリーニングする処理を含みうる。

図１２には、原版の回復処理に関する設定を行うための設定画面が例示されている。この設定画面は、原版の回復処理に関する設定の際に制御部１１０のディスプレイ１１３に表示されうる。図１２において、黒の矩形は、その左側に記載された動作を行うことが設定された状態を示し、白の矩形は、その左側に記載された動作を行うことが設定されていない状態を示している。ユーザは、図１２に例示される設定画面において、回復処理として実行すべき１又は複数の動作を設定することができる。

図４に示される動作が複数の基板からなるロットに対して実行される場合、ロットの途中で型Ｍが他の原版と交換されることは好ましくない場合がある。これは、原版の交換によってスループットが低下したり、原版の交換の前後で、形成されるパターンに差が生じたりする可能性があるからである。制御部１１０は、該情報に基づいて、該ロットの処理中に回復処理を実行するべき状態になると推定される場合に、該ロットに対する最初のインプリント処理の開始前に該回復処理を実行するとよい。図１１（ｂ）には、ロットに対する最初のインプリント処理の開始前に回復処理を実行した例が示されている。

インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図１５（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１５（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１５（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１と型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１５（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１５（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１５（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

ＩＭＰ：インプリント装置、Ｓ：基板、Ｍ：型、１１０：制御部、１０２：基板保持部、１０５：基板駆動機構、１２１：型保持部、１２２：型駆動機構

Claims (25)

1. 基板の上のインプリント材と型のパターン領域とを接触させて前記インプリント材を硬化させ、前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離するインプリント処理によって、前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記パターン領域を構成する複数の管理領域の各々について、パターンの形成に起因する前記型の劣化に関する情報を管理し、前記情報に応じて、前記型を他の型と交換するための処理および前記型を保守するための処理の少なくとも１つを含む回復処理を実行する制御部を備え、
   前記パターン領域は、前記基板の各ショット領域を構成する複数のチップ領域にそれぞれ対応する複数のチップパターン領域を有し、前記複数の管理領域の各々は、面積が前記複数のチップパターン領域の各々より小さい、
   ことを特徴するインプリント装置。
2. 前記複数の管理領域の各々についての前記情報は、前記複数の管理領域の各々の使用回数に関する情報を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. パターンの形成において前記型が受ける影響を計測するセンサを更に備え、
   前記制御部は、前記センサの出力に基づいて、前記複数の管理領域の各々について前記型の劣化に関する情報を管理する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記複数の管理領域の各々についての前記情報は、前記複数の管理領域の各々が受ける力を前記複数の管理領域の各々について累積した累積値を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
5. 前記力は、前記硬化物と前記型との分離に要する分離力、前記型に加わるせん断力および前記型に加わる押圧力の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記制御部は、複数回のインプリント処理において前記複数の管理領域の各々が受ける力を前記複数の管理領域ごとに累積し、
   前記制御部は、各インプリント処理おいて、前記複数の管理領域のうちインプリント材が配置される領域の各々が受ける前記力を、前記型の全体が受ける力と、前記複数の管理領域のうちインプリント材が配置される領域の個数とに基づいて求める、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のインプリント装置。
7. 前記複数の管理領域の各々についての前記情報は、前記複数の管理領域の各々の変形量を前記複数の管理領域の各々について累積した累積値を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載のインプリント装置。
8. 前記制御部は、前記型に対応付けて前記情報を管理し、
   前記制御部は、前記型に対応付けられた前記情報に基づいて、複数の基板からなるロットの処理中に前記回復処理を実行するべき状態になると推定される場合に、前記ロットに対する最初の前記インプリント処理の開始前に前記回復処理を実行する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記型を他の型と交換するための処理は、前記型を他の型と交換することを促すメッセージを出力すること、前記型を他の型と交換すること、前記インプリント装置の動作を一時停止すること、前記基板を前記インプリント装置から搬出すること、の少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記メッセージの出力は、他の装置に対してなされる、
    ことを特徴とする請求項９に記載のインプリント装置。
11. 前記型を保守するための処理は、前記型をクリーニングする処理を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. 前記制御部は、前記型の劣化に関する情報を前記インプリント装置の外部の装置に送信する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインプリント装置。
13. 前記制御部は、前記型の劣化に関する情報を前記インプリント装置の外部の装置から取得する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
14. 基板の上のインプリント材と型のパターン領域とを接触させて前記インプリント材を硬化させ、前記インプリント材の硬化物と前記型とを分離するインプリント処理によって、前記基板の上にパターンを形成するインプリント装置であって、
    パターンの形成において前記型が受ける影響を計測するセンサと、
    前記センサの出力に基づいて、前記パターン領域を構成する複数の管理領域の各々について前記型の劣化に関する情報を管理し、前記情報に応じて、前記型を他の型と交換するための処理および前記型を保守するための処理の少なくとも１つを含む回復処理を実行する制御部を備える、
    ことを特徴するインプリント装置。
15. 前記複数の管理領域の各々についての前記情報は、前記複数の管理領域の各々が受ける力を前記複数の管理領域の各々について累積した累積値を含む、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のインプリント装置。
16. 前記力は、前記硬化物と前記型との分離に要する分離力、前記型に加わるせん断力および前記型に加わる押圧力の少なくとも１つを含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載のインプリント装置。
17. 前記制御部は、複数回のインプリント処理において前記複数の管理領域の各々が受ける力を前記複数の管理領域ごとに累積し、
    前記制御部は、各インプリント処理おいて、前記複数の管理領域のうちインプリント材が配置される領域の各々が受ける前記力を、前記型の全体が受ける力と、前記複数の管理領域のうちインプリント材が配置される領域の個数とに基づいて求める、
    ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のインプリント装置。
18. 前記複数の管理領域の各々についての前記情報は、前記複数の管理領域の各々の変形量を前記複数の管理領域の各々について累積した累積値を含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載のインプリント装置。
19. 前記制御部は、前記型に対応付けて前記情報を管理し、
    前記制御部は、前記型に対応付けられた前記情報に基づいて、複数の基板からなるロットの処理中に前記回復処理を実行するべき状態になると推定される場合に、前記ロットに対する最初の前記インプリント処理の開始前に前記回復処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載のインプリント装置。
20. 前記型を他の型と交換するための処理は、前記型を他の型と交換することを促すメッセージを出力すること、前記型を他の型と交換すること、前記インプリント装置の動作を一時停止すること、前記基板を前記インプリント装置から搬出すること、の少なくとも１つを含む、
    ことを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
21. 前記メッセージの出力は、他の装置に対してなされる、
    ことを特徴とする請求項２０に記載のインプリント装置。
22. 前記型を保守するための処理は、前記型をクリーニングする処理を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
23. 前記制御部は、前記型の劣化に関する情報を前記インプリント装置の外部の装置に送信する、
    ことを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
24. 前記制御部は、前記型の劣化に関する情報を前記インプリント装置の外部の装置から取得する、
    ことを特徴とする請求項１４乃至２３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
25. 請求項１乃至２４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する工程と、
    前記工程において前記パターンを形成された基板の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。

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